一种基于CMUT的生化传感器及其制备方法

摘要

本发明提供了一种基于CMUT的生化传感器及其制备方法，传感器自上而下依次包括：敏感识别材料层、上电极、二氧化硅薄膜、硅支柱、下电极、二氧化硅绝缘层、硅基底。本发明金属下电极与硅基底完全电隔离，取代常规基于CMUT的生化传感器中将硅基底作为下电极的做法，降低功耗，大幅度提高上下两电极之间的电场强度，增强机电耦合能力；下电极仅位于二氧化硅薄膜与硅支柱以及二氧化硅绝缘层形成的空腔内部，有效振动薄膜的下方，而非覆盖整个硅基底，有效减小寄生电容，进一步增大机电转化比，提高了电能的有效利用率。

主权项

一种基于CMUT的生化传感器，其特征在于：包括上下键合在一起的第一部件和第二部件，所述第一部件包括第一单晶硅以及在第一单晶硅上表面氧化形成的二氧化硅薄膜层(2)，所述第一单晶硅中部设置有空腔(8)，该空腔在厚度方向上贯穿第一单晶硅止于二氧化硅薄膜层，在二氧化硅薄膜层(2)上表面依次设置有金属的上电极层(7)以及敏感材料层(1)；所述第二部件包括硅基底(4)以及二氧化硅绝缘层(3)，所述硅基底沿厚度方向设置有通孔(9)和凹槽(10)，二者在其厚度方向上贯通，所述二氧化硅绝缘层(3)设置在硅基底(4)上表面、下表面以及通孔和凹槽的内表面，在硅基底上表面的二氧化硅绝缘层(3)上设置有下电极(5)，该下电极(5)包括沉积在二氧化硅绝缘层(3)上表面的金属薄膜层以及沉积在贯穿硅基底上表面的通孔中的柱状体，其中，所述下电极(5)的金属薄膜层未完全覆盖整个二氧化硅绝缘层而是覆盖在二氧化硅绝缘层的中间部分且下电极的金属薄膜层的中心线与上电极的中心线重合，所述第一部件和第二部件通过第一部件第一单晶硅余留的部分与第二部件位于硅基底上表面的二氧化硅绝缘层进行键合而成。